西安地铁工程车速度检测原理与典型故障处理方法.pdf

西安地铁工程车速度检测原理与典型故
障处理方法

摘要：内燃机车、电力机车和动车组目前多数采用光电式速度传感器，该设
备主要将机车运行速度对应转为光电脉冲，及时有效传递给车辆运行监控装置。
本文介绍地铁工程车辆速度传感器主要参数、功能、原理、以及常见故障和处理
方法。就参考速度的检测原理，结合实际工作经验，针对速度采集通道的电路原

理进行深入分析，总结了常见故障的成因及日常处理办法。

关键词：地铁工程车速度通道故障分析

引言：速度传感器一般分三类，一是为牵引电机速度传感器，安装每个牵引
电机非传动端，为机车速度表提供信号；一是叫光电速度传感器安装在机车2，4
轴(6轴车)轴箱盖外侧，为机车监控系统提供信号，主要采集车辆的实际运行曲
线；三是为车轴速度传感器也叫防滑/防空转速度传感器安装在机车每轴的一侧
轴向箱上，为主变流器控制单元提供信号以便于自动调节。速度传感器在车辆运
行中经过测量车辆轮轴转速实现列车数据采集及控制列车功能，其相关数据指标
和电指令直接影响机车运行监控装置正常功能。因此该设备为制动系统中控制部
分主要元器件之一。目前维修方式采用日常检查和定期自主维修为主要检修方式，
该部件内部结构相对复杂，维修中有一定技术性。目前西安地铁三号线轨道工程
车轴端速度传感器使用光电式速度传感器，通过光电转换后输出脉冲信号，提供

给机车换挡控制器。

1.光电式速度传感器构造

现主要对NTQG15D型号光电式速度传感器进行详细介绍，
该设备由支承结构、光电转换电路、转轴及万向节传动机构三
部分构成，如图一所示。光电转换模块固定在底座上位于光栅
片两端（光栅盘安装在转轴万向节后部分），万向节主要作用
高度保证转动自如。整体结构结构上电缆引出线固定在底座上并采用耐油的橡胶
管防护，护管与底座采用冲压紧箍帽密封，传感器防水性能尤为重要，该设置为
防进水做出有利保护作用，传感器引出电缆与该设备底座的连接器需要注胶密封

后继而进行下一步组装。

2.主要技术参数及概要

主要代码和命名，引脚定义：A—电源＋，B—电源-，C—速度信号1（通道1），

D—速度信号2（通道2），E—屏蔽。信号与转向关系定义：速度信号1（通道1）超前速度
信号2（通道2）90°，控制系统通过两路信号的相位差识别车轮的正、反转向。

该型号光电式速度传感器采用光电耦合器件经车轮转动的光栅片转换为断断
续续的光源，在经过放大电路后，其输出和转速最终会形成方波形脉冲序列，经
过电脑计算处理形成监控所需要车辆运行速度信号。也就是光电耦合器中的光敏

接收管输出通断的脉冲信号。

3.速度通道电路原理

依据现场实际，画出电路原理图，如图二所示，分析可知该速度检测电路是
一个基于双通道运放的整形电路，即双通道滞回比较器电路，列出门限电压计算

公式：

计算后得出门限值约为700mv。稳压管共阴极连接后串联电阻构成限幅电路，

用于运放输入端保护，避免电压过高烧坏电路。

图二

用示波器测量速度传感器送来的信号，如图三所示，可以看出波形

为近似三角波脉冲，不论正负，超过700mv的尖峰电压被滤掉经，电路放大整形
后，输出与转速成比例的方波脉冲序列，经计算机处理变为监控所需的机车运行

速度信号。工作直流电源:12V，功耗电流小于50mA，输出脉冲幅值电平10V，

相位差:900士50%，输出方波波形占空比:(50士20)%。

图三

4.典型故障判断方法

4.1信号干扰

停车状态下，显示有5Km/h以下的速度，此类现象多为传感器引出电缆线屏
蔽不良，抗干扰差造成，近来地铁电客车速度传感器发生此类故障的也较多。采

取的措施是加强屏蔽、可靠接地。

4.2速度通道故障

车辆运行中，无速度显示，用示波器检测有速度信号，可判断为速
度通道故障，以图二电路原理为参考，在实验室维修时，用信号发生器模拟示波
器检测出的速度信号脉冲，再用示波器检测运放输出信号，观察是否为方波，以

此判断速度通道好坏，并进一步维修。

4.3速度传感器连接总成检查方法

在日常的检修过程中，经常出现占空比超标、或处于临界值而造成监控速度
不准，主要原因是光电耦合器件封装上的问题，经过一段时间的运用，参数发生

变化，要对相应通道的光电耦合模块进行更换。

4.4两通道间的相位差超标
光电耦合模块沿光栅圆周方向及径向的安装位置发生微小的变化都将引发两
通道之间相位差的变化，当出现相位超标时要仔细检查光电模块安装螺丝是否松
动，同时也要检查光栅片是否发生形变，因为光栅片发生形变后将使将使光电耦

合器件收、发位置发生变化。

4.5丢脉冲

运用一段时间后出现丢脉冲现象，一是光电耦合器件本身的材质问题，主要

是光接收电路的材料感光度降低，造成电路转换过程